«Наука в Сибири» № 7 (2592) 15 февраля 2007 г. ГЛОНАСС — НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА НАСТОЯЩЕГО И БУДУЩЕГО ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система), использующая спутники нового поколения, была принята в эксплуатацию еще в конце прошлого века. Тогда из-за отсутствия наземного навигационного оборудования и прекращения финансирования она так и не заработала в полную силу. Однако сегодня, в начале нового тысячелетия, стремительно набирают обороты инвестиции в этот проект — запускаются спутники, совершенствуются технологии, улучшаются характеристики бортовых и наземных средств ГЛОНАСС. Ю. Александрова, «НВС», г. Красноярск Развитие системы ГЛОНАСС имеет решающее значение для распространения новых, более современных наземных и космических координатно-временных и навигационных технологий, для обеспечения национальной безопасности страны и целенаправленного развития экономики. Ведь совершенно очевидно, что мощь любого цивилизованного государства, его международный авторитет и благосостояние народа, обороноспособность и информационная безопасность не в последнюю очередь зависят от уровня развития национальной спутниковой технологии и космической науки. Похоже, что в последние годы Красноярск уверенно становится центром новейших достижений в области авиации и космонавтики, тем более, что космическая тематика здесь — давняя традиция. С современными проблемами в области навигационного обеспечения читателей «НВС» знакомит Валерий ВЛАДИМИРОВ — член Научного совета РАН по проблеме координатно-временного и навигационного обеспечения, заместитель председателя Президиума КНЦ СО РАН по науке и технике. — В настоящее время в штатной эксплуатации находятся космические навигационные системы (КНС) второго поколения: ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США). Обе системы являются глобальными и обеспечивают высокоточную навигацию наземным, воздушным и морским потребителям. В ближайшие годы ГЛОНАСС будет замещена модернизированной системой ГЛОНАСС-М с улучшенными характеристиками. Кроме того, появится европейская навигационная система GALILEO. Разработка систем ГЛОНАСС и ГЛОНАСС-М проводится по заказу Министерства обороны Российской Федерации, а головным разработчиком является Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М. Ф. Решетнева (НПО ПМ). С 1999 г. по постановлению Правительства РФ ГЛОНАСС представляет собой систему двойного назначения для целей МО и гражданских потребителей. Важным компонентом таких систем является наземный комплекс управления, который решает задачи эфемеридно-временного обеспечения системы, что включает в себя определение по данным траекторных измерений эфемерид и положений шкал времени отдельных космических аппаратов (КА), расчет эфемерид и частотно-временных поправок к шкалам времени отдельных КА относительно шкалы времени центрального синхронизатора системы, закладку эфемеридно-временной информации на борт КА. В системе ГЛОНАСС эфемериды определяются по запросным измерениям командно-измерительных систем (КИС), а положение шкал времени КА — по беззапросным и запросным измерениям. Существующие точностные характеристики определения эфемерид и частотно-временных поправок и получаемый объем измерительной информации в настоящее время недостаточны для решения различных задач, возникающих при использовании сигналов ГЛОНАСС для геодезии, геодинамики, навигации. Они так же недостаточны для ГЛОНАСС-М. Одним из путей повышения точности определения эфемерид и частотно-временных поправок является использование беззапросных траекторных измерений как по псевдослучайным последовательностям, так и по фазе несущей сигналов КНС ГЛОНАСС (ГЛОНАСС-М). Следует отметить, что эфемеридно-временное обеспечение КНС GPS основано на беззапросных технологиях проведения измерений. Европейская система GALILEO также ориентирована на беззапросную технологию эфемеридно-временного обеспечения. Данная технология широко апробирована в рамках работ международной сети IGP и проверена в рамках IGEX98, IGLOS. Основным элементом беззапросной технологии эфемеридно-временного обеспечения является беззапросная измерительная станция (БИС), включающая в себя высокоточный многоканальный двухчастотный измеритель псевдодальностей, принимающий сигналы от всех радиовидимых КА; высокостабильный стандарт частоты, обеспечивающий хранение и воспроизведение шкалы времени, согласованной со шкалой времени центрального синхронизатора (госэталона, Менделеево); датчики измерения температуры, давления и влажности атмосферы в месте расположения антенны измерителя; средства передачи данных и антенну. С конца 90-х годов XX века до настоящего времени в Красноярском научном центре СО РАН проводятся исследования по отработке технологии беззапросных траекторных измерений КНС ГЛОНАСС. С этой целью совместно с НПО ПМ им. акад. М. Ф. Решетнева, Красноярским техническим университетом и ФГУП «НПП «Радиосвязь» была создана беззапросная измерительная станция. За весь период исследования на БИС были разработаны методики и программы определения эфемерид и расхождений шкал времени. Следует отметить, что серьезные исследования по беззапросным технологиям проводит ЦУП-М ЦНИИМАШ. Большой вклад в технологию беззапросных траекторных измерений внесли ученые НПО ПМ д.т.н. В. Бартенев, к.т.н. А. Гречкосеев, к.т.н. В. Косенко; сотрудники Красноярского государственного технического университета, работы которых способствовали созданию уникальных приемоиндикаторов МРК, использованных в БИС, к.т.н. В. Кокорин, А. Гребенников и другие. Нельзя не отметить ученых Сибирского научно-исследовательского института метрологии, которые обеспечивали синхронизацию квантового стандарта частоты и времени в БИС в Красноярске по Государственному эталону частоты и времени в Новосибирске (в их числе к.т.н. А. Толстиков). Большое внимание проблемам КНС ГЛОНАСС уделяет и Российская Академия наук — постановлением Президиума РАН от 21 июня 2005 года был организован Научный совет РАН по проблеме координатно-временного обеспечения, состоящий при Президиуме РАН, председателем которого был назначен академик Н. Лаверов. На заседании Совета рассматривались вопросы концепции создания Единой системы координатно-временного и навигационного обеспечения Российской Федерации с учетом модернизации системы ГЛОНАСС. В декабре 2006 года в рамках Федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» состоялся успешный запуск трех модернизированных спутников «ГЛОНАСС-М», которые были разработаны и изготовлены Научно-производственным объединением прикладной механики. «ГЛОНАСС-М» — усовершенствованный вариант космических аппаратов семейства ГЛОНАСС. Его масса — 1450 кг, срок активного существования — 7 лет. Совсем скоро появятся и перспективные аппараты «Глонасс-К», которые смогут функционировать в течение 10 лет. Теперь в орбитальной группировке насчитывается 17 действующих аппаратов (а всего их намечается 24). Все три новых спутника функционируют нормально. В настоящее время они ориентированы на Землю, в плановом порядке проведены необходимые проверки бортовых систем, а наблюдение за космическими аппаратами осуществляет Центр управления системой ГЛОНАСС Министерства обороны. * * * Вот что представляет собой система ГЛОНАСС. Возникает вопрос — а зачем все это нужно? Могут ли спутниковые системы найти применение в повседневной жизни? Валерий Михайлович объясняет просто — они дадут возможность осуществить давнюю мечту человечества — определять себя в пространстве. «Когда говорят про древнейшую профессию на земле, об этой мечте забывают, — шутит ученый. — А на самом деле древнейшая профессия — навигация в пространстве». Когда-то первые мореплаватели ориентировались по контурам берегов и по звездам, разводили на суше костры, но потом этого стало недостаточно — появились первые маяки, сначала простейшие, а потом и радиомаяки, не только со световыми, но со звуковыми сигналами, радионавигационные системы. В настоящее время данные системы помогают корректировать курс кораблей, эффективно управлять транспортными средствами и, в конечном итоге, определять местоположение и скорость объекта, а также самоопределяться в пространстве. Современные навигационные спутниковые системы позволяют установить положение с точностью до сантиметров и синхронизовать время с точностью до наносекунд. В. Владимиров вспоминает о землетрясении в Красноярске, после которого возникли опасения по поводу плотины ГЭС — не дай бог обрушится или возникнет крен! Тогда на плотине были выставлены три антенны, а с помощью специальной аппаратуры стало возможным наблюдение за любыми отклонениями — даже миллиметровыми. Конечно, сейчас сказываются годы отставания — наша страна не может похвастаться совершенной системой координатно-временных и навигационных технологий, ее значительно опережают США и некоторые европейские страны. Однако совместными усилиями разных держав предполагается создание единого глобального навигационного поля для всей планеты и ближнего космоса, и здесь России отводится не последняя роль. Российские навигационные системы нового поколения ГЛОНАСС находят широкое применение, наряду с GPS («Global Position System»). Американская GPS является спутниковой системой двойного использования, которая дает точные данные о положении и времени потребителям во всем мире. Она имеет как коммерческое, так и научное применение, стимулирует инвестиции частного сектора в использование технологий и служб GPS Соединенных Штатов. Прежде в США применялся так называемый селективный доступ для глобального снижения точности гражданского сигнала GPS. Равно как и ГЛОНАСС, GPS используется в разных сферах: воздушной и морской навигации, нефтеразведке, исследовании окружающей среды и управлении, телекоммуникации, точной агротехнике, электронной передаче данных и строительстве. Первоначально предполагалось, что российский проект начнет функционировать в полном объеме в 2010 году (тогда навигацию можно будет осуществлять в любой точке Земли), но уже сегодня имеющихся спутников достаточно для развертывания ГЛОНАСС в национальном масштабе. В 2005 году президент В. Путин заявил: «Прошу обратить внимание правительства, что надо создать систему „ГЛОНАСС“ в более короткий срок, чем первоначально планировалось… Уже сейчас необходимо предусмотреть, кто и в каких объемах будет пользоваться этой системой… Быстрее надо вводить собственную группировку и получать от нее коммерческую отдачу». Таким образом, наша страна приступила к активному формированию собственной глобальной спутниковой навигационной системы, которая будет насчитывать двадцать четыре космических аппарата. Хочется надеяться, что России в ближайшем будущем удастся «догнать и перегнать». А возможным это станет благодаря неоценимому вкладу ученых, в том числе и красноярских. стр. 10